[实用新型]一种风电机组叶片雷击多物理量同步观测系统

说明书

本实用新型涉及雷电观测领域，特别是涉及一种风电机组叶片雷击多物理量同步观测系统，其包括与中央控制模块电连接的图像采集模块、计时模块、存储模块、通讯模块，还包括分别电连接于所述中央控制模块和所述通讯模块的雷电图像采集系统，雷电流采集系统，雷电电场变化采集系统及雷电磁场变化采集系统，本实用新型具有雷击过程多物理量同步采集，数据保存及传输功能，分辨雷击类型、雷击位置，统计自然雷击波形和电荷、能量分布等特征参数、根据空间电磁效应实测数据，结合回击模型，可对雷击强度进行反演，以评估雷击损伤程度，提升检修工作的针对性。

技术领域

本实用新型涉及雷电观测领域，特别是涉及一种风电机组叶片雷击多物理量同步观测系统。

背景技术

风力发电作为电力系统中最为广泛应用的新能源发电技术，伴随着其装机容量和电场规模在近几年突飞猛进得增长，为了提升对风能资源和土地的利用效率，提高单台风力发电机的装机容量是唯一的解决方法，目前世界上已投运的最大单台装机容量的风力发电机高度接近200m。由于风电场一般坐落在野外较为空旷的平原或者近海区域，高度的不断增加使得风力发电机极易遭受雷击，导致风电机组设备的雷击故障极为突出。运行数据显示，美国德克萨斯州、堪萨斯州和伊利诺伊州近5年共304次风机叶片雷击故障进行了统计分析，得出其平均年雷击故障率高达11.9次/100台·年，即每8.4年即会遭受一次叶片雷击损坏事故。通过对我国云南、贵州和山西等4个典型风场近3年的防雷运行数据进行调查，统计结果表明我国风机叶片的年平均雷击损坏率为9.8 次/100台·年，与美国的统计数据相近。

长期以来，缺乏对于风机雷击过程全面科学认识是突破风电场雷击防护关键技术的主要瓶颈。风电场多建于雷电活动强烈山区，由于气象环境复杂，其雷击接闪过程可包括下行闪电、上行闪电，局部地闪密度与所在地区的平均地闪密度有显著差异。随着机组本体高度不断增加，机组引发的上行闪电数量明显增加，这些上行闪电由于辐射的电磁波形与传统下行闪电存在区别，因而不易被雷电定位系统探测到，只能通过现场图像观测的手段进行分辨。另一方面，上行闪电通常转移的电荷量很大，对机组本体构成严重威胁。目前缺乏风机上行闪电转移电荷量数据。综上所述，亟需对风电场雷击多物理量开展研究综合观测研究。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一套用于风机叶片雷击多物理量同步采集的，具有数据自动采集，保存及传输的软硬件系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风电机组叶片雷击多物理量同步观测系统，包括与中央控制模块电连接的图像采集模块、计时模块、存储模块、通讯模块，还包括分别电连接于所述中央控制模块和所述通讯模块的雷电图像采集系统，雷电流采集系统，雷电电场变化采集系统及雷电磁场变化采集系统，其中：

所述雷电图像采集系统，用于采集雷电发展动态图像，对图像实时分析，筛选雷击图像，保存有效图像至本地硬盘，并将图像数据通过网络传输至远方控制中心；

所述雷电流采集系统，用于直接采集风机自然雷击电流数据，并将数据保存至本地硬盘，再通过网络传输至远方控制中心；

所述雷电电场变化测量系统，用于对自然雷击引起的电场进行采集，并将数据保存至本地硬盘，再通过网络传输至远方控制中心；

所述雷电磁场变化测量系统，用于对自然雷击引起的磁场进行采集，并将数据保存至本地硬盘，再通过网络传输至远方控制中心。

所述通讯模块，用于所述雷电图像采集系统，雷电流采集系统，雷电电场变化采集系统及雷电磁场变化采集系统与远方控制中心通讯，并实现数据传输。

进一步地，各子系统包含独立的中央控制模块，控制各子系统独立采集数据，并本地保存数据，再通过所述通讯模块将数据传输至远方控制中心。

进一步地，还包括所述各子系统还包括独立的GPS计时装置，对采集到的数据精确计时，实现多物理量的同步分析。